[发明专利]一种用于5G通信基站的导电橡胶及其制备方法

说明书

本发明属于电子材料技术领域，具体为一种用于5G通信基站的导电橡胶及其制备方法。本发明提出的方法是将碳纤维布改性，表面包覆金属层，再涂布碳纳米管混合的有机硅灌封胶，热压成型，制得导电橡胶。该导电橡胶在0.03~18GHz频段的电磁屏蔽效能为60.2~84.1dB，介电常数为2.4~2.7，介电损耗为0.0003~0.0005；导热系数为230~300W.m^‑1·K^‑1，密度为1.91~1.98g.cm^‑3，拉伸强度为120~141MPa，断裂伸长率为51.2~56.7%；将导电橡胶接在稳压电源的正、负极上，调节电压为5V，环境温度为20℃，用红外测温仪测得导电橡胶的动态平衡温度为71.6~74.3℃。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种用于5G通信基站的导电橡胶及其制备方法。

背景技术

近年来，第五代移动通信系统5G已经成为通信业和学术界探讨的热点。5G的发展主要有两个驱动力，一方面以长期演进技术为代表的第四代移动通信系统4G已全面商用，对下一代技术的讨论提上日程；另一方面，移动数据的需求爆炸式增长，现有移动通信系统难以满足未来需求，急需研发新一代5G系统。5G基站引入大规模通信技术，有源通信天线（AAU）的体积、重量、散热都受到挑战。如何在三者之间找到平衡点，做好AAU设计，需要采用多种新技术、新工艺、新材料结合。

5G通信基站大规模使用导电橡胶来实现密封和减震，同时由于5G通信基站各电子器件之间集成度提高，相互间信号干扰严重，需要进行电磁兼容设计，使用导电橡胶实现电磁屏蔽（5G频段电磁屏蔽效能60dB）。其次，通信基站用于接收和发射信号，所采用的材料要尽可能降低对信号的吸收和衰减，需要导电橡胶具有低介电常数（3）和低介电损耗（0.001）。5G通信基站材料要往高强度、低重量方向发展，需要导电橡胶的拉伸强度大于100MPa，密度低于2g/cm³。5G通信基站往往布置在室外，需要适应不同的外部环境，在热带地区，希望5G材料要有高导热系数，将基站内部电子组件产生的热量释放出来；在高寒地区，希望5G材料具有电热功能，以维持电子组件的正常工作。

导电橡胶主要是将碳材料（石墨烯、碳纤维、碳纳米管、高导电性碳粉）、金属粉、导电聚合物等填充到橡胶基体中，得到填充型导电橡胶。这种橡胶的断裂伸长率可以达到100%以上，但拉伸强度较低(约50MPa)。要实现导电，导电成分的填充量要达到50%以上才有效果。如果填充的是碳材料或导电高分子，可以实现低密度，但电磁屏蔽效能较差，通常小于30dB；如果填充的是金属材料，则密度大，电磁屏蔽效能也小于50dB。另一类是表面包覆金属型导电橡胶，这类橡胶的电磁屏蔽效能达到60dB及以上水平，密度也可以小于2g/cm³，但由于表面金属膜不耐拉伸，断裂伸长率通常小于2%，可作为减震材料，但无法作为密封材料。从机理上说，碳材料及导电高分子是电磁波吸收介电损耗型材料，将吸收到的电磁波转化为热能，碳材料及导电高分子的介电损耗通常大于1，无法用于5G领域。金属填充型导电橡胶具有较低的介电损耗，可以小于0.001，但密度大。综上所述，目前缺乏能真正符合5G通信基站要求的导电橡胶。